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台風中心部の強風メカニズムに関する基礎研究（2004 年台風第 17 号

その 2）

新垣英世・神谷吉隆・新垣和則・久保直紀（石垣島地方気象台）
る。また、この期間のアイウォール（以後 EW と記す）付近のおおよその強雨域を重ねて、陰影で図示した。この領域は、おおむね眼の壁雲に対応する。
眼の直径は、約 100〜130km、EW の幅は約 50km
で、眼と壁雲の領域にあたるインナーコアは、直径約 200km であった。
石垣島と西表島の観測地点は、インナーコアの北西象限から南西象限を通り、南東象限を通過した。宮古島は、北東象限を通過した。
最接近時の台風は、石垣島と多良間島の間をゆっくり西北西に進み、石垣島は、24 日 1 時頃に台風の眼に入った。石垣島は、その後約 8 時間、台風の眼と EW 付近にあった。

１はじめに
台風中心部の構造の調査から、地上へ突風をもたらす要因について、新たな知見が得られた。
事例は、昨年度と同様、2004 年台風第 17 号（T0417）のアイウォール付近の詳細な調査から、インナーコアにおける眼の多角形構造とメソ渦の存在を確認することができた。また、地上における瞬間風速の周期変動を解析することで、眼の多角形構造の変化に見られる特徴が、地上の風速変動に現れることがわかった。
大気境界層におけるロール循環についても、瞬間風速の変動として解析することができた。
これらの調査から、地上へ突風をもたらす要因として、眼の多角形構造に現れるメソ渦の存在や、大気境界層におけるロール循環の存在を挙げることができる。なお、本調査は昨年度に引き続き、地方共同研究の一環として行ったものである。

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衛星雲画像及びレーダー画像による解析
台風の中心が石垣島の北西海上にある 24 日 13時 50 分のレーダー画像では、EW はほぼ六角形をしていた。14 時の可視画像では、台風中心以外にも六角形の頂点にあたる 4 個の暗部（小さな暗い部分、雲のない部分）が確認できる（第 2 図）。
海上では、地形の影響を受けないので、これら暗部の成因は、眼の大きな渦回転よりさらに小さな渦の存在が原因として考えられる。また、この暗部は、EW の多角形構造と対応が良いことから、台風中心部におけるメソβスケールの渦（以後メソ渦と略す）の存在を示唆している。第 2 図の右側には、そのメソ渦の回転を模式的に示した。

２調査資料
調査は、主に衛星雲画像、石垣島レーダー画像（エコー強度）、石垣島地方気象台・石垣空港出張所・西表島特別地域気象観測所・宮古島地方気象台の地上気象観測データ（風向風速・気温・海面気圧）等の資料を用いた。
３

台風進路による観測地点の位置
第 1 図は、8 月 23 日 21 時から 24 日 15 時までの観測地点（石垣島・西表島・宮古島）の位置を、台風の中心を固定して時系列に図示したものであ21014 時

13:50

303T
6

第 2 図 T0417 で観測されたメソ渦と眼の多角形構造の比較図。左から 24 日 14 時の可視画像、13 時 50 分9のレーダー画像（形状を示す 6 角形を付加）、メソ渦の12摸式図。

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次に、EW の多角形構造の変化の特徴を、台風の接近時・通過時・離反時の 3 つのステージ分けて示す。
(1) ステージⅠ：接近時
台風の中心は、石垣島の南東約 150km の海上を北西に進む（第 3 図-ア）。台風の移動速度は遅く、インナーコア 約 200km

第 1 図 23 日 21 時から 24 日 15 時までの台風中心(T)に相対な石垣島(●)、西表島(△)、宮古島(□)の位置。
陰影はレーダーエコーを重ねて模式的に描いた EW 周
辺の強雨域。数字は時刻。1 格子 50km。

42

に遠ざかる、24 日 9 時以降にも同じ傾向が見られるが、明瞭ではない。
また、石垣島が眼に入った 24 日 1 時頃から、動径風速は内向きから外向きに転じる。その後、9時頃まで EW 付近を通り、眼の中では弱い外向きの風、EW の外側では内向きの風が吹いている。

EW の形状は五角形であった。五角形構造は、反時計回りに回転しており、一周にかかった時間は、約 200 分であった。眼の直径は、約 130km で 3 ス
テージ中最も大きい。
(2) ステージⅡ：通過時
台風の中心は、石垣島の東南東約 60km（第 3 図-イ）を西北西に進み、伊原間付近を通過した。台風の移動速度は、かなりゆっくりで、EW の形状は楕円形に変わった。眼の直径はやや小さくなり（短径で約 110km）、楕円構造の回転速度は、一周約 260分であった。また、EW が陸地（宮古島及び石垣島）にかかると同時に、EW 付近のエコー強度が急激に強まるなどの特徴が見られた。
(3) ステージⅢ：離反時
台風の中心は、石垣島の北西約 60km を北西に進み、石垣島から遠ざかりつつある（第 3 図-ウ）。
台風の移動速度は次第に速くなり、EW の形状は六角形に変わった。眼の直径は約 100km で、六角形構造の回転速度は一周約 190 分と速くなった。
石垣島では、南側の EW が接した 24 日 9 時 36分に最大瞬間風速を観測した。この最大瞬間風速の観測は、六角形の頂点の通過時に一致している。
ウ

24 日

24 日00：40

動径

接線気圧

-35982980
978976974972970
968966964962960

第 4 図 台風の移動速度を除いた、石垣島の動径及び接線風速と海面気圧の時系列 （23 日 21 時から
24 日 15 時）。左軸は風速(m/s)、右軸は気圧（hPa）。

(2) 接近時のスペクトル解析
それぞれの成分の風速偏差（1 分毎の瞬間風速と前 1 時間の平均風速の差）を求め、FFT を用いてスペクトル解析を行った。第 5 図は、石垣島がインナーコア北西象限を通る 23 日 22 時 00 分から24 日 2 時 15 分にかけての接線及び動径風速偏差の周期スペクトルである。この間の EW の形状は、五角形であった。接線成分は、51 分に顕著なピークが現れた。一方、動径成分は、32 分の周期が最も卓越しているが、近傍の 51 分と 23 分にもピークが現れている。

23 日 18：50

第 3 図 レーダー画像で見るステージごとの EW の構造（多角形形状を付加）。

5421 2223 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 1314 15
時刻（時）

ア

イ

09：40

6050403020100-10-20-30-40-50

記号は、時間軸方向。
スペクトル（絶対値）

300５インナーコアの解析
石垣島・西表島・宮古島が、インナーコアを通過した期間の地上気象観測データについて、その特徴を調べた。風速は、台風の移動速度を除いて台風中心を軸に接線成分・動径成分に分けた接線風速・動径風速を求めた。この場合、負の動径風速は、台風中心に向かう風、正の動径風速は、中心から外向きに向かう風を表す。また、正の接線風速は、反時計回りの風を表す。
(1)
接線風速と動径風速
石垣島の風速は、23 日 23 時頃から急速に強まり、接線風速は、23 時 38 分に極大(54m/s)となった。この時、石垣島は台風中心から約 65km の距離に位 置 する 。動 径 風速 は、 そ の 16 分 前 に極 大(-35m/s)となっている（第 4 図）。接線風速が極大となる外側近傍に、動径風速の極大があり、距離にして約 6km のずれがみられた。EW 付近から次第

動径250

接線200
150
100
500
128 51.2 32 23.3 18.3 15.1 12.8 11.1 9.8 8.8
周期（分）

第5図

8

石垣島の台風の移動速度を除いた接線・動径風速偏差の周期スペクトル（23 日 22 時 00 分か
ら 2 時 15 分）

西表島では、南西象限を通った 24 日 0 時 30 分から 3 時 00 分にかけての動径及び接線風速偏差の周期スペクトルを求めた（第 6 図）。EW は、楕円形状であった。動径成分は、石垣島と同様に 32分にピークが顕著に現れている。接線成分の顕著なピークは見られない。
43

った。接線成分は、42 分にピークが顕著に現れている。EW の多角形構造が原因となる周期変動は、一周 190 分の 6 分の 1 の約 32 分に相当する。
観測された卓越周期は、EW の楕円形状が六角形に変化する期間にあたっており、回転速度も速まっている事から、32 分より長い周期となったと考えられる。
動径成分は、28 分のピークが顕著に現れており、接近時の 32 分に比べて、やや速くなっている。

スペクトル（絶対値）

300
動径250

接線200
150
100500128 51.2 32 23.3 18.3 15.1 12.8 11.1 9.8 8.8周期（分）300

西表島の台風の移動速度を除いた接線・動スペクトル（絶対値）

第6図8

径風速偏差の周期スペクトル（24 日 0 時 00 分から4 時 15 分）

宮古島では、北東象限を通った 24 日 0 時 00 分から 3 時 00 分にかけての風速偏差の周期スペクトルを求めた（第 7 図）。ここでも、接線成分の 51分周期にピークが現れている。動径成分では、20分にピークがあるが、顕著ではない。

スペクトル（絶対値）

動径

接線

20015010050
0128 51.2 32 23.3 18.3 15.1 12.8 11.1 9.8 8.8
周期（分）

300
250

動径2508第 8 図 石垣島の台風の移動速度を除いた接線・動接線

径風速偏差の周期スペクトル（24 日 8 時 00 分から 11時 00 分）

200
150
100６まとめ
この事例では、レーダー画像で EW の多角形構造を比較的容易に解析することができた。また、約200 分の長い間、その形状が維持されることを確認できた。衛星可視画像では、多角形の頂点に、暗部が対応している。これらのことは、眼の多角形形状が偶然に発生したものではなく、眼の中の小さな渦が多角形の頂点を形成していることを示しており、構造的にも台風中心部のメソ渦の存在を示唆している。
また、EW の形状は、台風の移動速度が遅いほど多角形構造がはっきりと現れる。特に、台風中心が海上にある時に顕著である。
風速偏差のスペクトル解析においては、接線成分で、約 40 から 50 分の卓越周期が現れており、多角形構造を要因とする風速変動が捉えられた。
動径成分では、接近時には 32 分周期が卓越していたが、通過後は、眼の直径が小さくなり、多角形構造の回転が速くなると同時に、卓越周期が小さくなる特徴があらわれた。このことは、ロール循
環の規模が、眼の大きさや回転の速さに関係している可能性があることを示している。
他にも、島などの粗度が大きくなる陸地に EWが接すると、回転速度が遅くなり、眼の壁雲が発達する傾向が見られた。

500128 51.2 32 23.3 18.3 15.1 12.8 11.1 9.8 8.8
周期（分）

8

第 7 図 宮古島の台風の移動速度を除いた、接線・動径風速偏差の周期スペクトル（24 日 0 時 00 分から 3時 00 分）

EW の多角形構造の回転による風速変動の卓越周期が、主に接線成分に現れると考えるなら、石垣島では、頂点の通過時間に対応する一周 200 分の 5 分の 1 の約 40 分である。EW が石垣島を通過する時間帯は、楕円形に変わり回転速度が遅くなったため、卓越周期は 40 分よりさらに長くなると考えられる。仮に、通過時の一周 260 分の 5 分の1 とするなら、約 52 分となり、石垣島で顕著な周期 51 分にほぼ一致する。また、宮古島でも 51 分の周期が卓越している。
動径成分では、石垣島・西表島共に 32 分の卓越周期が現れている。大気境界層におけるロール循
環は、動径方向の循環であり、ほぼ、この周期を捉えたものと考えられる。
(3) 離反時のスペクトル解析
石垣島が台風の南東象限を通過した、24 日 8 時00 分から 11 時 00 分までの風速偏差の周期スペクトルを求めた（第 8 図）。EW の形状は六角形であ44